Windnachführung

Um den Wind mit einem horizontalachsigem Windrad oder einer Windkraftanlage nutzen zu können, muss der Rotor in den Windstrom ausgerichtet werden. Der Mechanismus oder das System dafür wird Windrichtungsnachführung genannt.

selten: doppelte Windrose an einer Windmühle

Die Ausrichtung des Rotors kann entweder durch den Wind selbst erfolgen oder durch Stellmotoren (auch Azimutantrieb oder Giermotoren genannt), wie es bei großen Windkraftanlagen üblich ist.

Verstellung durch den Wind

Die Ausrichtung durch den Wind selbst kann beispielsweise mittels einer einfachen Windfahne bei kleinen Anlagen oder durch ein Hilfswindrad, Seitenrad oder Windrose genannt, erfolgen. Letzteres ist bei Holländermühlen (Kappenwindmühlen) üblich.

Die Drehachse des Seitenrades ist auf der drehbaren Kappe quer zur Achse des Hauptwindrades angeordnet und wirkt auf ein Schnecken-Getriebe, das den großen Zahnkranz dreht, auf dem die Kappe bzw. Haube der Mühle mit dem Hauptwindrad ruht. Wird das Seitenrad es durch querblasenden Wind gedreht, setzt es das Getriebe und damit die ganze Kappe in Bewegung. Das hölzerne Zahnkranzrad gleitet dabei auf gefetteten Eisenplatten als Gleitlager, die eine natürliche Dämpfung gegenüber schnellen Richtungswechseln haben. Sobald das Getriebe die Kappe soweit gedreht hat, dass sich die Seitenradflügel parallel zum Wind befinden, hört die Drehung des Seitenwindrades und damit auch der Kappe auf, bis ein neuerlicher Windrichtungswechsel erfolgt.

Fremdkraftverstellung

Fremdkraftbetriebene Stellanlagen ermitteln die Windrichtung über Sensoren, sogenannte Windrichtungsgeber, die die elektrischen Stellmotoren steuern. Um Schwingungen der Anlage um die Hochachse zu vermeiden, werden die meist mehreren Stellmotoren gegeneinander verspannt oder das gesamte Lager mit einer Bremse festgesetzt, wenn es nicht in Bewegung ist. Bei Bewegungen um die Hochachse wirken starke Widerstandsmomente (Kreiselkräfte) auf den Rotor und die restliche Struktur ein. Die Windrichtungsnachführung bei modernen Windkraftanlagen erfolgt daher langsam und stark gedämpft.

Bei ständig wechselnder Windrichtung wird die Anlage automatisch nachgeführt. In einigen Fällen kann es vorkommen, dass das Maschinenhaus dabei mehrere Umdrehungen in eine Richtung vollführt. Um die Kabel, die den Strom und die Steuersignale leiten, nicht zu sehr zu verdrehen, ist die Anzahl der Maschinenhausumdrehungen in eine Richtung auf etwa drei bis vier begrenzt. Die Anlagensteuerung kontrolliert diese Position und sorgt bei Bedarf für Entdrillung. Dies wird häufig bei Schwachwind oder bei Windstille vorgenommen. Man kann daher hin und wieder eine Anlage „Karussell fahren“ sehen, wobei eine Gondelumdrehung etwa 10 bis 20 Minuten dauert.